Ein Forschungsteam rund um Hubert Zangl vom Institut für Intelligente Systemtechnologien hat mit internationalen Partnern einen neuartigen taktilen Sensor entwickelt, der Robotergreifer deutlich sensibler macht. Die Technologie mit dem Namen „CapTac“ misst sowohl Druckkräfte als auch Scherkräfte, also seitlich wirkende Kräfte, die auftreten, wenn ein Objekt zu rutschen beginnt. Kürzlich wurden die Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift „IEEE Robotics and Automation Letters“ veröffentlicht.

Schlüssen für die Entwicklung

Greifer sind in der Industrie weit verbreitet. Sie sind robust, aber oft wenig feinfühlig. Im Umgang mit empfindlichen, zerbrechlichen oder schwer zu fassenden Objekten, stoßen herkömmliche Systeme an ihre Grenzen. „Greift ein Mensch nach einem Objekt, kann er erkennen: Wie und wie stark kann ich das Objekt greifen? Für Maschinen ist es entscheidend, Kontaktflächen zu erkennen und die Verteilung von Normal- und Scherkräften zu messen, insbesondere dann, wenn es darum geht, zu erkennen, ob ein Objekt rutscht oder ob ein Objekt so empfindlich ist, dass es bei zu starkem Druck Schaden nehmen könnte“, erklärt Hubert Zangl. Er führt weiter aus: „Die präzise Erfassung von Kontaktflächen und -kräften ist ein Schlüsselbaustein für die Weiterentwicklung der Robotik, da sie eine unverzichtbare Grundlage für sicheres Greifen und stabile Kontakte darstellt.“ „CapTac“ stellt nun Lösungen für diese Herausforderungen vor.

Sensortechnologie erfasst Scherkräfte

Die neu entwickelte Sensortechnologie „CapTac“ erfasst die Verteilung von Normal- und Scherkräften auf der Greiffläche. Dadurch kann ein Roboter nun erkennen, ob ein Objekt rutscht oder zu stark gedrückt wird und entsprechend gegensteuern. Hubert Zangl erklärt dazu: „Diese Sensoren nutzen ein kostengünstiges Herstellungsverfahren auf der Basis von leitfähigen, flexiblen Elektroden, die in eine Silikonmatrix eingebettet werden. Die Finger des Greifers sind also weich. Kapazitive Sensoren erfassen die Verformung des Silikons, wodurch Rückschlüsse auf die Kontaktkräfte gezogen werden können.“ Laut dem Forschungsteam könne das System als smarte Roboterhaut sowohl in weichen Roboterfingern, als auch an anderen strategischen Positionen des Roboters Anwendung finden. Weitere Vorteile sind, dass die Sensorenpads schnell ausgewechselt werden können, die Datenübertragung drahtlos erfolgt und die Technologie kostengünstig produzierbar ist.